(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する２つの主面を有し、電界の状態に応じて前記主面が伸縮する圧電フィルムと、
前記圧電フィルムの一方の主面に密着して配置される粘弾性支持体と、
前記圧電フィルムを前記粘弾性支持体に押圧することにより、前記粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さを薄くした状態で保持する押圧部材とを有し、
前記圧電フィルムが、高分子複合圧電体からなるシート状の圧電体と、前記圧電体の両面に形成された薄膜電極とを有するものであり、
前記高分子複合圧電体が、シアノエチル基を有し常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなるものであり、
前記圧電フィルムの主面に垂直な所定の一方向の断面において、前記圧電フィルムが、前記押圧部材によって押圧される押圧部を除く少なくとも一部で、前記粘弾性支持体の表面によって実質的に直線状に保持される平坦部と、前記押圧部と前記平坦部とに接続され、前記押圧部に対して交差する方向に延在する傾斜部とを有することを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記常温で粘弾性を有する高分子材料が、シアノエチル化ポリビニルアルコールからなる請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記圧電フィルムが、前記薄膜電極の表面に形成された保護層を有する請求項１または２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記圧電フィルムは、前記粘弾性支持体の全体を押圧している請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記平坦部に接続され前記押圧部に向かう、曲線状の湾曲部、および、前記湾曲部と前記押圧部とに接続され、前記押圧部に対して交差する方向に延在する立上がり部とを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記湾曲部の曲率半径が、１ｍｍ〜３００ｍｍである請求項５に記載の電気音響変換器。
【請求項７】
前記立上がり部と前記押圧部とが交差する角度が１０°〜９０°である請求項５または６に記載の電気音響変換器。
【請求項８】
前記圧電フィルムの、前記押圧部からの前記平坦部の高さが１ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項９】
前記押圧部材が、前記圧電フィルムの周縁部の少なくとも一部を押圧して、前記圧電フィルムを前記粘弾性支持体に押圧する請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１０】
前記押圧部材が、前記圧電フィルムの周縁部の全周を前記粘弾性支持体に押圧する請求項９に記載の電気音響変換器。
【請求項１１】
前記粘弾性支持体を載置する支持体を有し、
前記圧電フィルムが前記粘弾性支持体を覆うように配置されると共に、前記押圧部材が、前記圧電フィルムを前記粘弾性支持体に押圧して、前記粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さが薄い状態で保持して、前記支持体に固定される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１２】
前記粘弾性支持体を、一部が突出した状態で収容する有底筒状の筐体を有し、
前記圧電フィルムが、前記粘弾性支持体と前記筐体とを覆うように配置されると共に、前記押圧部材が、前記圧電フィルムを前記筐体に押圧することにより、前記圧電フィルムが前記粘弾性支持体を押圧して、前記粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さが薄い状態で保持される請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１３】
前記押圧部材が、前記圧電フィルムの周縁部の全周を前記筐体に押圧する請求項１２に記載の電気音響変換器。
【請求項１４】
前記押圧部材が、前記圧電フィルムの周縁部の少なくとも一部を前記筐体に押圧する請求項１２に記載の電気音響変換器。
【請求項１５】
前記圧電フィルムの前記薄膜電極の少なくとも一方が、前記押圧部以外の領域に形成される請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１６】
前記粘弾性支持体が、吸音効果を有する請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１７】
前記粘弾性支持体が、繊維材料である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１８】
前記粘弾性支持体がフェルト材、グラスウール、および、フェルト材とグラスウールとの組み合わせのいずれかである請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項１９】
前記フェルト材の比重が５０〜５００ｋｇ／ｍ3である請求項１８に記載の電気音響変換器。
【請求項２０】
前記フェルト材が、羊毛からなる請求項１８または１９に記載の電気音響変換器。
【請求項２１】
前記フェルト材が、レーヨンおよび／またはポリエステル繊維を含んだ羊毛フェルトからなる請求項２０に記載の電気音響変換器。
【請求項２２】
前記グラスウールの比重が２０〜１００ｋｇ／ｍ3である請求項１８に記載の電気音響変換器。
【請求項２３】
前記粘弾性支持体が発泡材料である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項２４】
前記粘弾性支持体が発泡プラスチックである請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項２５】
前記発泡プラスチックの比重が１６〜１００ｋｇ／ｍ3である請求項２４に記載の電気音響変換器。
【請求項２６】
前記発泡プラスチックがポリウレタンからなる請求項２４または２５に記載の電気音響変換器。
【請求項２７】
前記粘弾性支持体の、前記圧電フィルムに押圧される前の、前記圧電フィルムと密着する面が平面である請求項１〜２６のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項２８】
前記粘弾性支持体の、前記圧電フィルムに押圧される前の厚さが、１〜５０ｍｍである請求項１〜２７のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項２９】
前記圧電フィルムの前記平坦部での、前記粘弾性支持体の押圧力が０．０２〜０．２ＭＰａである請求項１〜２８のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項３０】
前記圧電フィルムおよび前記粘弾性支持体が、円形状、オーバル形状、または矩形状である請求項１〜２９のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか１項に記載の電気音響変換器をスピーカとして用いた表示デバイス。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の電気音響変換器で、出力電圧が−６ｄＢ／オクターブに近似するようなアンプで駆動されることを特徴とする電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体として圧電フィルムを用いた薄型の圧電スピーカやマイクロフォン等の電気音響変換器、および、これを用いる表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：Ｐｏｌｙ  ＶｉｎｙｌｉＤｅｎｅ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）の一軸延伸フィルムなどの高分子圧電材料や、高分子材料をマトリクスとして粉末状の圧電材料を分散してなる高分子複合圧電体など、シート状の圧電材料の両面に電極層を形成してなる、いわゆる圧電フィルムは印加電圧に応答して伸縮する性質を有している。これをスピーカとして採用するためには、フィルム面に沿った伸縮運動をフィルム面に垂直な方向の振動に変換する必要がある。上記した伸縮運動から振動への変換は、圧電フィルムを湾曲させた状態で保持することにより達成され、これにより、圧電フィルムをスピーカとして機能させることが可能になる。
しかしながら、一般的に圧電フィルム自体は剛性が低いため、スピーカの面積が大きくなると自重によって撓んでしまい、湾曲させた状態で保持することが困難になるため、スピーカの大型化には限界があった。
この課題に対して、圧電フィルムに機械的バイアスを与える工夫がなされている。例えば、特許文献１には、高分子圧電材料シートの両面に、蒸着等によって薄膜電極を形成し、薄膜電極の一端をバッキングを介してケースに固定し、他方の薄膜電極を、機械的バイアスを与える部材の上に形成した導電膜に圧接してなる電気音響変換器（携帯用発音装置）が記載されている。
【０００３】
この特許文献１には、電気音響変換器に用いる機械的バイアスを与える部材として、緩い曲率を有する部材が記載されている。
具体的には、圧電フィルムの伸縮方向の両端を、伸縮方向と略平行に隙間を両側に設けた取付板に固定すると共に、圧電フィルムの音波放射方向と逆側の薄膜電極を、地板を介して前記曲率を有する部材に押圧して、緩い曲率を有する部材と地板との間で電気的導通を取る構成が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載される電気音響変換器では、機械的バイアスを与えるための緩い曲率を有する部材に圧電フィルムを押圧することにより、周辺を固定された圧電フィルムが湾曲した形状となる。
この電気音響変換器においては、弾性部材が緩い曲率を有することにより、圧電フィルムのどの場所でも一定の機械的バイアスを与えることが可能になるため、圧電フィルムの伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換され、供給された電力に応じた音を発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−５９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、特許文献１に記載される電気音響変換器においては、機械的バイアスを与えるための緩い曲率を有する部材を用いることで、圧電フィルムのどの場所でも一定の機械的バイアスを与えることが可能になるため、圧電フィルムの伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換することを可能にしている。
特許文献１では、電気音響変換器が、このような構成を有することにより、音色を広い周波数帯に渡って自由に選ぶことができ、かつ、部品点数の減少、構成や信頼性機構の簡易化等を図れるとしている。
【０００７】
しかしながら、圧電フィルムに曲率を持たせた場合には、圧電フィルムが湾曲しているため、設置場所や取り付け方法に制約を受け、壁掛けとしたり、絵画、ポスター、装飾板等の裏面に設置したりするには適さない。また、スピーカの面積が大きくなると、緩い曲率であっても厚さが大きくなってしまい、本来の薄型スピーカとしての特長も損なわれてしまう。
【０００８】
このような問題を補うためには、圧電フィルムの曲率を小さく（曲率半径を大きく）すればよいが、平面に近づくと圧電フィルムの伸縮運動が前後運動できず音が出なくなってしまい、音圧（音量）が小さくなってしまう。
そのため、十分に薄く、かつ、高音量で、優れた音響特性を有する平面型の電気音響変換器は、実現されていない。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、薄く、しかも、周波数特性や音量などの音響特性にも優れる平面型の電気音響変換器および表示デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、互いに対向する２つの主面を有し、電界の状態に応じて主面が伸縮する圧電フィルムと、圧電フィルムの一方の主面に密着して配置される粘弾性支持体と、圧電フィルムを粘弾性支持体に押圧することにより、粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さを薄くした状態で保持する押圧部材とを有し、圧電フィルムの主面に平行な所定の一方向において、圧電フィルムが、押圧部材によって押圧される押圧部を除く少なくとも一部で、粘弾性支持体の表面によって実質的に直線状に保持される平坦部と、押圧部と平坦部とに接続され、押圧部に対して交差する方向に延在する傾斜部とを有することを特徴とする電気音響変換器を提供する。
【００１１】
このような本発明において、圧電フィルムは、粘弾性支持体の全体を押圧しているのが好ましい。
また、傾斜部は、平坦部に接続され押圧部に向かう、曲線状の湾曲部と、湾曲部と押圧部とに接続され、押圧部に対して交差する方向に延在する立上がり部とを有するのが好ましい。
さらに、湾曲部の曲率半径が、１ｍｍ〜３００ｍｍであるのが好ましい。
また、立上がり部と押圧部とが交差する角度が１０°〜９０°であるのが好ましい。
また、圧電フィルムの、押圧部からの平坦部の高さが１ｍｍ〜１０ｍｍであるのが好ましい。
【００１２】
また、押圧部材が、圧電フィルムの周縁部の少なくとも一部を押圧して、圧電フィルムを粘弾性支持体に押圧するのが好ましい。
また、押圧部材が、圧電フィルムの周縁部の全周を粘弾性支持体に押圧するのが好ましい。
【００１３】
また、粘弾性支持体を載置する支持体を有し、圧電フィルムが粘弾性支持体を覆うように配置されると共に、押圧部材が、圧電フィルムを粘弾性支持体に押圧して、粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さが薄い状態で保持して、支持体に固定されるのが好ましい。
また、粘弾性支持体を、一部が突出した状態で収容する有底筒状の筐体を有し、圧電フィルムが、粘弾性支持体と筐体とを覆うように配置されると共に、押圧部材が、圧電フィルムを筐体に押圧することにより、圧電フィルムが粘弾性支持体を押圧して、粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さが薄い状態で保持されるのが好ましい。
また、押圧部材が、圧電フィルムの周縁部の全周を筐体に押圧するのが好ましい。
また、押圧部材が、圧電フィルムの周縁部の少なくとも一部を筐体に押圧するのが好ましい。
【００１４】
また、圧電フィルムが、高分子複合圧電体または高分子圧電材料からなるシート状の圧電体と、圧電体の両面に形成された薄膜電極と、薄膜電極の表面に形成された保護層とを有するものであるのが好ましい。
また、高分子複合圧電体が、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなるものであるのが好ましい。
また、常温で粘弾性を有する高分子材料が、シアノエチル基を有するものであることが好ましい。
さらに、常温で粘弾性を有する高分子材料が、シアノエチル化ポリビニルアルコールからなるのが好ましい。
また、圧電フィルムの薄膜電極の少なくとも一方が、押圧部以外の領域に形成されるのが好ましい。
【００１５】
また、粘弾性支持体が、吸音効果を有することが好ましい。
また、粘弾性支持体が、繊維材料、或いは発泡材料であるのが好ましい。
また、粘弾性支持体がフェルト材、グラスウール、および、グラスウールとフェルト材との組み合わせのいずれか、或いは発泡プラスチックであるのが好ましい。
【００１６】
ここで、フェルト材の比重が５０〜５００ｋｇ／ｍ３であるのが好ましい。
また、フェルト材が、羊毛からなるのが好ましい。
また、フェルト材が、レーヨンおよび／またはポリエステル繊維を含んだ羊毛フェルトからなるのが好ましい。
また、グラスウールの比重が２０〜１００ｋｇ／ｍ３であるのが好ましい。
また、発泡プラスチックの比重が１６〜１００ｋｇ／ｍ３であるのが好ましい。
また、発泡プラスチックが、ポリウレタンからなるのが好ましい。
【００１７】
また、粘弾性支持体の、圧電フィルムに押圧される前の、圧電フィルムと密着する面が平面であるのが好ましい。
また、粘弾性支持体の、圧電フィルムに押圧される前の厚さが、１〜５０ｍｍであるのが好ましい。
また、圧電フィルムの平坦部での、粘弾性支持体の押圧力が０．０２〜０．２ＭＰａであるのが好ましい。
また、圧電フィルムおよび粘弾性支持体が、円形状、オーバル形状、または矩形状であるのが好ましい。
また、出力電圧が−６ｄＢ／オクターブに近似するようなアンプで駆動されることが好ましい。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記の電気音響変換器をスピーカ部として用いた表示デバイスを提供する。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成を有する本発明は、電界の状態に応じて伸縮する圧電フィルムと、圧電フィルムの一方の面に密着して配置される粘弾性支持体と、圧電フィルムを粘弾性支持体に押圧することにより、粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さを薄くした状態で保持する押圧部材とを有し、圧電フィルムが、押圧部材によって押圧される押圧部を除く少なくとも一部で、粘弾性支持体の表面によって平面状に保持される平坦部と、押圧部と平坦部とに接続され、押圧部に対して交差する方向に延在する傾斜部とを有する。傾斜部において粘弾性支持体は押圧部に近づくほど厚さ方向に圧縮された状態になるが、静的粘弾性効果（応力緩和）によって平坦部とほぼ変わらない機械的バイアスを圧電フィルムに与えることが可能になる。その結果、圧電フィルムのどの場所でも機械的バイアスを一定に保つことができ、緩い曲率を有する部材を用いた場合と同様に、圧電フィルムの伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換されるため、薄く、しかも、十分な音量が得られ、音響特性に優れる平面状の電気音響変換器を得ることができる。
また、保持部材近傍以外の領域が平坦に維持されるので、設置場所や取り付け方法の制約を低減することができ、壁掛けとしたり、絵画、ポスター、装飾板等の裏面に設置したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電気音響変換器の一例を概念的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す電気音響変換器のII−II線における概略断面図である。
【図３】図１の圧電フィルムを説明するための概念図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１の電気音響変換器の構造を説明するための概念図である。
【図５】図１に示す電気音響変換器を説明するための概略断面図である。
【図６】駆動電圧と時間との関係を概念的に示すグラフである。
【図７】（Ａ）は、図１に示す電気音響変換器の動作を説明するための上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】（Ａ）は、図１に示す電気音響変換器の動作を説明するための上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】（Ａ）は、図１に示す電気音響変換器の動作を説明するための上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図１２】本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図１３】本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図１４】（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１５】（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１６】駆動用アンプからの出力電圧の特性を示すグラフである。
【図１７】音圧レベルと周波数の関係を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の電気音響変換器について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００２２】
図１に、本発明の電気音響変換器の一例を概念的に示し、図２に、図１に示す電気音響変換器のII−II線における断面図を示す。
図１および図２に示す電気音響変換器４０は、基本的に、圧電フィルム１０と、ケース４２と、粘弾性支持体４６と、リング４４とを有して構成される。
ここで、本発明の電気音響変換器４０は、圧電フィルム１０が、押圧部材であるリング４４によって粘弾性支持体４６に押圧され、粘弾性支持体４６が圧縮されると共に、圧電フィルム１０が、リング４４による押圧によって形成される立上がり部（傾斜部）４０ａと、立上がり部４０ａ以外の実質的に平面状の領域（平坦部４０ｂ）を有するものである。
【００２３】
ケース４２は、リング４４と共に、圧電フィルム１０および粘弾性支持体４６を保持する保持部材であり、プラスチック等で形成される、薄い有底円筒状の筐体である。ケース４２は、筒内に粘弾性支持体４６を収容する。また、筒部の深さは、粘弾性支持体４６の高さよりも小さい。
【００２４】
粘弾性支持体４６は、適度な粘性と弾性を有し、圧電フィルム１０を支持すると共に、圧電フィルムのどの場所でも一定の機械的バイアスを与えることによって、圧電フィルムの伸縮運動を無駄なく前後運動（フィルムの面に垂直な方向の運動）に変換させるためのものである。図示例は、粘弾性支持体４６としてフェルト材を用いた。また、図示例において、粘弾性支持体４６は、ケース４２の内径と略同等の外径を有する円柱形状であり、ケース４２の筒内に配置される。また、粘弾性支持体４６の高さは、ケース４２の筒部の深さよりも大きい。
【００２５】
粘弾性支持体４６の材料としては、適度な粘性と弾性を有し、かつ、圧電フィルムの振動を妨げず、好適に変形するものであれば、特に限定はない。具体的には、レーヨンやＰＥＴ等のポリエステル繊維を含んだ羊毛フェルトやグラスウールなどの繊維材料、或いはポリウレタンなどの発泡材料（発泡プラスチック）を用いることが好ましい。
ここで、フェルトの比重は、５０〜５００ｋｇ／ｍ３の範囲にあるのが好ましく、１００〜３００ｋｇ／ｍ３であるのがより好ましい。
また、グラスウールの比重は、２０〜１００ｋｇ／ｍ３の範囲にあるのが好ましい。
また、ポリウレタン（発泡プラスチック）の比重は、１６〜１００ｋｇ／ｍ３の範囲にあるのが好ましい。
粘弾性支持体４６としてフェルトを用いる場合のフェルトの比重、および、粘弾性支持体４６としてグラスウールを用いる場合のグラスウールの比重、或いは、粘弾性支持体４６としてポリウレタンを用いる場合のポリウレタンの比重の範囲をそれぞれ、上記範囲とすることにより、後述するように、圧電フィルム１０の形状を、周辺部に立上がり部４０ａが形成され、かつ、中央部には実質的に平坦な平坦部４０ｂが形成される形状とすることができる。
【００２６】
また、粘弾性支持体４６は、平坦部４０ｂに対応する部分でも、圧電フィルム１０によってケース４２側に押圧されており、粘弾性支持体４６が、圧電フィルム１０の平坦部４０ｂを押圧する面圧は、０．０２〜０．２ＭＰａとすることが好ましい。
【００２７】
圧電フィルム１０は、圧電性を有し、電界の状態に応じて面内方向に伸縮する円形状の薄膜であり、図２に示すように、粘弾性支持体４６およびケース４２を覆うように配置されている。ここで、圧電フィルム１０は、後述するリング４４によって周縁部がケース４２の縁部に押圧され、中央部が粘弾性支持体４６によってケース４２側とは反対側の方向に押圧されることにより、リング４４の近傍の領域において、曲率が急激に変動して、リング４４に向かって低くなる立上がり部４０ａが形成され、また、中央部には実質的に平面状の平坦部４０ｂが形成される。
【００２８】
傾斜部において粘弾性支持体は押圧部に近づくほど厚さ方向に圧縮された状態になるが、静的粘弾性効果（応力緩和）によって、圧電フィルムのどの場所でも機械的バイアスを一定に保つことができる。これにより、緩い曲率を有する部材を用いた場合と同様に、圧電フィルムの伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換されるため、薄型、かつ、十分な音量が得られ、音響特性に優れる平面状の電気音響変換器を得ることができる。
これにより、設置場所や取り付け方法の制約を低減することができ、壁掛けとしたり、絵画、ポスター、装飾板等の裏面に設置したりすることができる。
【００２９】
なお、圧電フィルム１０の、リング４４に押圧された面（押圧部）から、平坦部４０ｂまでの高さ（押圧部から最も高い位置の高さ）ｈは、１ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。
高さｈをこの範囲とすることにより、薄型の電気音響変換器とすることができると共に、駆動電圧を印加した際に、圧電フィルム１０が十分に前後運動（振動）することができるので、精度良く音を再現することができ、かつ、十分な音量を得ることができる。
【００３０】
また、立上がり部４０ａと押圧部との交差角度は、１０°〜９０°とすることが好ましい。
立上がり部４０ａの角度をこの範囲とすることで、圧電フィルム１０伸縮に応じて、圧電フィルム１０の平坦部４０ｂが十分に前後運動（振動）することができるので、精度良く音を再現することができ、かつ、十分な音量を得ることができる。
【００３１】
図３に、圧電フィルム１０の一部を表す概略断面図を示す。
圧電フィルム１０は、基本的に、高分子複合圧電体からなる圧電体層１２と、圧電体層１２の一面に設けられる薄膜電極１４および他面に設けられる薄膜電極１６と、薄膜電極１４の表面に設けられる保護層１８および薄膜電極１６の表面に設けられる保護層２０と、を有して構成される。
【００３２】
圧電体層１２は、前述のとおり、高分子複合圧電体からなるものである。
圧電体層１２を形成する高分子複合圧電体は、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス２４中に、圧電体粒子２６を均一に分散したものである。また、好ましくは、圧電体層１２は、ポーリング（分極）されている。
【００３３】
なお、図３においては、圧電体層１２中の圧電体粒子２６は、粘弾性マトリックス２４中に、規則性を持って分散されているが、不規則に分散されていてもよい。
また、好ましくは、圧電体層１２を構成する高分子複合圧電体の粘弾性マトリックス２４（粘弾性マトリックス兼バインダ）として、シアノエチル化ポリビニルアルコールを用いる。シアノエチル化ビニルアルコール（以下、シアノエチル化ＰＶＡともいう）は、常温で粘弾性を有する高分子材料である。
【００３４】
従って、粘弾性マトリックス２４がシアノエチル化ＰＶＡである圧電体層１２は、高い粘弾性効果を有しており、リング４４の近傍の曲率が急激に変化する箇所においても、高分子粘弾性マトリックス／圧電体粒子界面の応力集中が緩和されるため、圧電体層１２の内部でクラック等が発生することなく、非常に好適である。
【００３５】
なお、粘弾性マトリックス２４は、シアノエチル化ＰＶＡ単体からなるものに限定はされず、シアノエチル化ＰＶＡに、更に高誘電性或は強誘電性ポリマーであるポリ弗化ビニリデン、弗化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、弗化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、ポリ弗化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体及びポリ弗化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体等の弗素系高分子、又は、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体、シアノエチルセルロース、シアノエチルヒドロキシサッカロース、シアノエチルヒドロキシセルロース、シアノエチルヒドロキシプルラン、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルアミロース、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルヒドロキシプロピルアミロース、シアノエチルポリアクリルアミド、シアノエチルポリアクリレート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリヒドロキシメチレン、シアノエチルグリシドールプルラン、シアノエチルサッカロース及びシアノエチルソルビトール等のシアノ基或はシアノエチル基を有するポリマー、又は、ニトリルゴム及びクロロプレンゴム等の合成ゴムの内の少なくとも１つが添加されたものであってもよい。
【００３６】
また、粘弾性マトリックス２４は、シアノエチル化ＰＶＡを含有するものに限定はされず、例えば、シアノエチル化プルラン等のシアノエチル基を有する材料を用いることができる。また粘弾性マトリックス２４として用いられる材料は、常温で粘弾性を有することが好ましい。
【００３７】
圧電体粒子２６は、圧電体の粒子である。圧電体粒子２６は、好ましくは、ペロブスカイト型結晶構造を有するセラミックス粒子からなるものである。
圧電体粒子２６を構成するセラミックス粒子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、および、チタン酸バリウムとビスマスフェライト（ＢｉＦｅ3）との固溶体（ＢＦＢＴ）等が例示される。
【００３８】
また、圧電体粒子２６の粒径には、特に限定は無く、圧電フィルム１０のサイズ、圧電フィルム１０の用途、圧電フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
また、圧電体層１２（高分子複合圧電体）中における粘弾性マトリックス２４と圧電体粒子２６との量比には、特に限定はない。すなわち、粘弾性マトリックス２４と圧電体粒子２６との量比は、圧電フィルム１０のサイズ（面方向の大きさ）や厚さ、圧電フィルム１０の用途、圧電フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
【００３９】
また、圧電体層１２の厚さにも、特に限定はなく、圧電フィルム１０のサイズ、圧電フィルム１０の用途、圧電フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層１２の厚さは、１０〜２００μｍ、特に、３０〜１００μｍが好ましい。
圧電体層１２の厚さを、上記範囲とすることにより、圧電フィルム１０の強度の確保と、前後運動（振動）に好適な適度な柔軟性を両立することができる点で好ましい結果を得ることができる。
また、圧電体層１２は、分極処理（ポーリング）されているのが、好ましい。
【００４０】
また、本実施例においては、圧電体層１２として、高分子複合圧電体を用いたが、本発明は、これに限定はされず、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電性を有する高分子圧電材料を用いてもよい。
なお、一軸延伸されたＰＶＤＦは、その圧電特性に面内異方性があるのに対し、高分子複合圧電体は面内異方性がないため、ＰＶＤＦと比較してより好適に伸縮運動を前後運動に変換することができ、十分な音量と音質を得ることができる点で好ましい。
【００４１】
圧電フィルム１０において、圧電体層１２の一方の表面には薄膜電極１４が、他方の表面には薄膜電極１６が、それぞれ設けられる。すなわち、圧電体層１２の両面に、圧電体層１２を挟持するようにして薄膜電極が形成される。
【００４２】
薄膜電極１４および１６は、圧電体層１２に駆動電圧を印加するための電極である。
薄膜電極１４および１６の形成材料には、特に、限定はなく、各種の導電体が利用可能である。具体的には、Ｃ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、ＣｒおよびＭｏ等や、これらの合金が例示される。
また、薄膜電極１４の形成方法にも、特に限定はなく、真空蒸着やスパッタリング等の気相堆積法（真空成膜法）による成膜や、上記材料で形成された箔を貼着する方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
【００４３】
中でも特に、圧電フィルム１０の可撓性すなわち前後運動の大きさが確保できる、圧電体層の変形を拘束しない薄い電極層を形成できる等の理由で、真空蒸着によって成膜された銅やアルミの薄膜は、薄膜電極１４および１６として、好適に利用される。
【００４４】
薄膜電極１４および１６の厚さには、特に、限定は無いが、１μｍ以下が好ましい。また、薄膜電極１４および１６の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
【００４５】
なお、薄膜電極１４および１６の厚さは、可能な範囲で薄い方が好ましいが、大型サイズの圧電フィルム１０の場合には、影響を無視できる場合も有るので、圧電フィルム１０のサイズ、圧電フィルム１０に要求される性能や特性、取り扱い性等に応じて、適宜、決定すればよい。
この、薄膜電極１４および１６の厚さと圧電フィルム１０の大きさとの関係に関しては、後に詳述する、保護層１８および２０と圧電フィルム１０の大きさとの関係と、同様である。
【００４６】
また、薄膜電極１４および／または薄膜電極１６は、必ずしも、圧電体層１２（保護層１８および／または２０）の全面に対応して形成される必要はない。
すなわち、薄膜電極１４および薄膜電極１６の少なくとも一方が、例えば圧電体層１２よりも小さく、圧電フィルム１０の周辺部において、圧電体層１２と保護膜とが、直接、接触するような構成でもよい。具体的には、後述する図７に示す電気音響変換器４０のように、上面側（音の発生方向側）もしくは下面側の薄膜電極が、リング４４の内径よりも小さい構成とすることが許される。
【００４７】
薄膜電極１４の表面には保護層１８が、薄膜電極１６の表面には保護層２０が、それぞれ設けられる。
保護層１８および２０は、圧電体層１２、薄膜電極１４および１６を保護すると共に、圧電フィルム１０を支持する支持体層としても作用するものである。
【００４８】
保護層１８および２０には、特に限定はなく、各種のシート状物が利用可能であり、一例として、各種の樹脂フィルム（プラスチックフィルム）が好適に例示される。中でも、優れた機械的強度、耐熱性を有する等の理由により、ポリエチレンテレフタレート（PET)、ポリプロピレン（PP）、ポリスチレン（PS）、ポリカーボネート（PC）、ポリフェニレンサルファイト（PPS）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリイミド（PI）、ポリエチレンナフタレート（PN）、および、環状オレフィン系樹脂は、好適に利用される。
【００４９】
保護層１８および２０の厚さにも、特に、限定は無い。また、保護層１８および２０の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
ここで、前述の薄膜電極１４等と同様、保護層１８および２０の剛性が高いと、圧電体層１２の伸縮を拘束してしまうため、結果として圧電フィルムの前後運動の振幅が小さくなってしまう。従って、電気音響変換器４０の性能を考えると、保護層１８および２０は、薄いほど有利である。
【００５０】
その反面、前述のように、保護層１８および２０は、樹脂フィルムを利用するので、薄いほど、取り扱い（ハンドリング）が困難になる。
また、保護層１８および２０は、圧電フィルム１０の支持体としての作用も有するが、保護層が薄すぎると、保護層および支持体として、十分な機能を発現できなくなってしまう。加えて、圧電フィルム１０に、機械的強度やシート状物としての良好なハンドリング性が要求される場合には、保護層１８および２０は、厚い方が有利である。
しかしながら、保護層１８および２０が厚く、剛性が高過ぎると、圧電体層１２の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、機械的強度やシート状物としての良好なハンドリング性が要求される場合を除けば、保護層１８および２０は、薄いほど有利である。
従って、保護層１８および２０の厚さは、圧電フィルム１０すなわち音響デバイスに要求される音響的な性能、圧電フィルム１０に要求されるハンドリング性、圧電フィルム１０に要求される機械的強度等に応じて、適宜、設定すればよい。
【００５１】
ここで、本発明者の検討によれば、保護層の厚さが、圧電体層１２の厚さの２倍以下であれば、剛性の確保と適度な柔軟性との両立等の点で好ましい結果を得ることができる。
例えば、圧電体層１２の厚さが５０μｍで保護層１８および２０がPETからなる場合、保護層１８および２０の厚さは、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、中でも２５μｍ以下とするのが好ましい。
【００５２】
このような圧電フィルム１０の製造方法としては、シアノエチル化ＰＶＡを溶媒に溶解し、さらに、ＰＺＴ粒子等の圧電体粒子２６を添加し、攪拌して分散してなる塗料を、保護層１８の上に薄膜電極１４が形成されたシート状物に、キャスティング（塗布）して、有機溶媒を蒸発して乾燥した後に、保護層２０の上に薄膜電極１６が形成されたシート状物を積層し、熱圧着して製造する方法がある。
あるいは、シアノエチル化ＰＶＡを加熱溶融して、これに圧電体粒子２６を添加／分散してなる溶融物を作製し、押し出し成形等によって、シート状物（保護層１８の上に薄膜電極１４が形成されたシート状物）の上にシート状に押し出し、冷却して圧電体層１２を形成してもよい。
また、シート状物状に塗布した塗料を乾燥した後に、圧電体層１２の分極処理（ポーリング）を行うことが好ましい。
【００５３】
このような圧電フィルム１０の製造は、カットシート状の前記シート状物を用いて製造を行っても良いが、ロール・トゥ・ロール（Roll to Roll）を利用して製造を行うことが好ましい。
【００５４】
リング４４は、圧電フィルム１０を押圧する押圧部材であり、金属やプラスチック等で形成される、中央に貫通穴を有する円形状の板状部材である。リング４４の外径および内径はそれぞれ、ケース４２の外径および内径と略同等である。
リング４４は、圧電フィルム１０をケース４２の縁部に押圧した状態で、ケース４２に固定されている。なお、リング４４とケース４２との固定方法には特に限定はなく、ねじ止め、固定用の治具を用いる方法等、種々の公知の固定方法が利用できる。
【００５５】
次に、図４を用いて、この電気音響変換器４０の組立工程を説明する。
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示す電気音響変換器４０の組立工程を説明するための概念的斜視図である。
【００５６】
図４（Ａ）に示すように、ケース４２の筒内に円柱状の粘弾性支持体４６を収容する。ここで、粘弾性支持体４６の高さは、ケース４２の筒部の深さよりも高いので、図４（Ｂ）に示すように、リング４４がケース４２に固定される前の状態では、粘弾性支持体４６は、ケース４２の上面（開放面）よりも突出した状態となっている。
【００５７】
次に、図４（Ｂ）に示すように、粘弾性支持体４６の上面に、粘弾性支持体４６およびケース４２を覆うように圧電フィルム１０を配置する。さらに、図４（Ｃ）に示すように、圧電フィルム１０の上方から、圧電フィルム１０の周縁部をケース４２の開放面の縁部に押圧するようにリング４４を配置して、リング４４をケース４２に固定する（図４（Ｄ））ことにより、電気音響変換器４０を組み立てる。
【００５８】
このように、電気音響変換器４０においては、粘弾性支持体４６は、高さ（厚さ）がケース４２の内面の高さ（筒部の深さ）よりも厚い、円柱状である。そのため、電気音響変換器４０では、粘弾性支持体４６の周辺部（リング４４の近傍）では、粘弾性支持体４６が圧電フィルム１０によって下方に押圧されて厚さが薄くなった状態で、保持される。また、同じく粘弾性支持体４６の周辺部において、圧電フィルム１０の曲率が急激に変動し、圧電フィルム１０に、粘弾性支持体４６の周辺に向かって低くなる立上がり部４０ａが形成される。さらに、圧電フィルム１０の中央領域は円柱状の粘弾性支持体４６に押圧されて、実質的に平面状になっている。
【００５９】
ここで、図５に、組立が完了した状態の電気音響変換器４０の概略断面図を示す。また、図５には、ケース４２に載置し、圧電フィルム１０をリング４４で押圧する前の状態の、組立前の粘弾性支持体４６ａを破線で示している。
図５に示すように、組立後の電気音響変換器４０の粘弾性支持体４６は、圧電フィルム１０によって全体がケース４２側に押圧されて、組立前の粘弾性支持体４６ａよりも全体の厚さが薄くなっている。すなわち、組立後の電気音響変換器は４０、立上がり部４０ａのみならず、平坦部４０ｂにおいても、粘弾性支持体４６が圧縮されて厚さが薄くなっている。
立ち上がり部４０aにおいて粘弾性支持体は押圧部に近づくほど厚さ方向に圧縮された状態になるが、静的粘弾性効果（応力緩和）によって平坦部とほぼ変わらない機械的バイアスを圧電フィルムに与えることが可能である。その結果、圧電フィルムのどの場所でも機械的バイアスを一定に保つことができ、緩い曲率を有する部材を用いた場合と同様に、圧電フィルムの伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換されるため、薄型、かつ、十分な音量が得られ、音響特性に優れる平面状の電気音響変換器を得ることができる。
【００６０】
次に、図６および図７〜９を用いて、この電気音響変換器４０の動作を説明する。
図６は、電気音響変換器４０を駆動するために印加する駆動電圧を模式的に表すグラフである。また、図７（Ａ）は、図６のａ点における電気音響変換器４０の状態を概念的に示す上面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図８（Ａ）は、図６のｂ点における電気音響変換器４０の状態を概念的に示す上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図９（Ａ）は、図６のｃ点における電気音響変換器４０の状態を概念的に示す上面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、図７〜図９においては、簡単のため薄膜電極１４の大きさが平坦部４０ｂの大きさと略同等の構成とした。また、保護層１８および２０の図示は省略している。
【００６１】
電気音響変換器４０に図６に示す駆動電圧を印加すると、印加される駆動電圧に応じて、圧電フィルム１０が伸縮し、前後運動する。
具体的には、ａ点のように、駆動電圧が０のときには、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、圧電フィルム１０は、伸縮していないので、粘弾性支持体４６およびリング４４に押圧されて、立上がり部４０ａと平坦部４０ｂとを有する形状に形成されている。
【００６２】
次に、ｂ点のように、正の駆動電圧が印加されたときには、図８（Ａ）に示すように、電圧が印加される領域、すなわち、薄膜電極１６が形成されている領域（平坦部４０ｂ）の圧電フィルム１０が面内方向に収縮して、図７（Ａ）の状態のときの平坦部４０ｂよりも小さくなる。そのため、この収縮分を吸収するため、図８（Ｂ）に示すように、圧電フィルム１０の立上がり部４０ａが、倒れる方向（平面に近くなる方向）に角度を変える。その際、圧電フィルム１０によって圧縮された状態で保持されている粘弾性支持体４６は、下方（ケース４２側）に更に縮むので、平坦部４０ｂは平坦に保持された状態で、下方（ケース４２側）に移動する。
この時、粘弾性支持体が周辺部（立ち上がり部）で圧縮に伴う弾性エネルギーを貯め込んだ状態だと、周辺部において圧電フィルムを押し返そうとする力が働くのだが、上述した粘弾性効果（応力緩和）によって、立ち上がり部４０aにおいても平坦部とほぼ変わらない機械的バイアスが圧電フィルムに掛かっているため、圧電フィルムの収縮分は無駄なく均等に下方への移動量に変換される。
ここで、正の電圧とは、分極処理の電圧印加方向である。そのため、正の駆動電圧を印加すると、圧電フィルム１０は、膜厚方向に延び、面内方向には縮む。
【００６３】
一方、ｃ点のように、負の駆動電圧が印加されたときには、図８（Ａ）に示すように、薄膜電極１６が形成されている領域（平坦部４０ｂ）の圧電フィルム１０が面内方向に伸長して、図７（Ａ）の状態のときの平坦部４０ｂよりも大きくなる。そのため、この伸長分を吸収するために、圧電フィルム１０の立上がり部４０ａが、立ち上がる方向（押圧部との交差角度が９０°に近くなる方向）に角度を変える。その際、圧電フィルム１０によって圧縮された状態で保持されている粘弾性支持体４６は、上方（音の発生方向）に伸長するので、平坦部４０ｂは、平坦に保持された状態で、上方に移動する。
この時、粘弾性支持体が周辺部（立ち上がり部）で圧縮に伴う弾性エネルギーを貯め込んだ状態だと、周辺部において圧電フィルムを必要以上に押し返そうとする力が働くのだが、上述した粘弾性効果（応力緩和）によって、立ち上がり部４０aにおいても平坦部とほぼ変わらない機械的バイアスが圧電フィルムに掛かっているため、圧電フィルムの伸長分は無駄なく均等に上方への移動量に変換される。
電気音響変換器４０は、この圧電フィルム１０の前後運動によって、音を発生する。
【００６４】
前述のとおり、従来の圧電フィルムを用いる電気音響変換器においては、十分な音量を得るために、圧電フィルムに曲率を持たせる必要があった。しかしながら、圧電フィルムに曲率を持たせた場合には、圧電フィルムが湾曲しているため、設置場所や取り付け方法に制約を受け、壁掛けとしたり、絵画、ポスター、装飾板等の裏面に設置したりするには適さないという問題があった。また、スピーカの面積が大きくなると、緩い曲率であっても厚さが大きくなってしまい、本来の薄型スピーカとしての特長も損なわれているという問題があった。
【００６５】
これに対して、本発明の電気音響変換器は、圧電フィルムと粘弾性支持体とを保持する保持部材が、圧電フィルムを粘弾性支持体に押圧して、粘弾性支持体の少なくとも一部の厚さが薄くなった状態で保持して、かつ、圧電フィルムの、保持部材の近傍の領域以外の領域の少なくとも一部が実質的に平坦に形成されるので、圧電フィルム１０に駆動電圧を印加した際に、圧電フィルムの伸縮に応じて、立上がり部４０ａの角度がわずかに変化して、平坦部４０ｂが平面を維持したまま、前後運動し、すなわち振動して音を発生することができる。
また、リング近傍以外の領域が平坦に維持されるので、設置場所や取り付け方法の制約を低減することができ、壁掛けとしたり、絵画、ポスター、装飾板等の裏面に設置したりすることができる。
【００６６】
図示例の電気音響変換器４０は、音を発生する面の形状を円形状としたが、本発明はこれに限定はされず、正方形状や長方形状、あるいはオーバル形状（楕円形状、卵形）等、種々の形状とすることができる。
【００６７】
図１０（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を表す上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１０（Ａ）および（Ｂ）に示す電気音響変換器１００は、音を発生する面の形状が正方形状である以外は、基本的に、図２に示す電気音響変換器４０と同様の構成を有する。
電気音響変換器１００は、圧電フィルム１０２と、ケース１０４と、粘弾性支持体１０６と、枠体１０８を有する。
【００６８】
圧電フィルム１０２は、正方形状に形成される以外は、圧電フィルム１０と同様である。
ケース１０４は、一面が開放する略直方体の箱型の筐体である。
粘弾性支持体１０６は、ケース１０４内部の深さよりも、高さが高い正方形柱状の、弾性を有し、圧電フィルム１０２を支持する粘弾性支持体である。粘弾性支持体１０６は、ケース１０４の内部に収容され、枠体１０８に押圧された圧電フィルム１０２によって、端部が圧縮されると共に、圧電フィルム１０２を音の発生方向に押圧している。
枠体１０８は、中央に貫通孔を有する、ケース１０４の上端面（開放面側）と同様の形状を有する板材である。枠体１０８は、圧電フィルム１０２をケース１０４の端部に押圧した状態で固定されている。
【００６９】
そのため電気音響変換器１００では、粘弾性支持体１０６の周辺部では、粘弾性支持体１０６が圧電フィルム１０２によって下方に押圧されて厚さが薄くなった状態で、保持される。また、同じく粘弾性支持体１０６の周辺部において、圧電フィルム１０２の曲率が急激に変動し、圧電フィルム１０２に、粘弾性支持体１０６の周辺に向かって低くなる立上がり部１００ａが形成される。さらに、圧電フィルム１０２の中央領域は四角柱状の粘弾性支持体１０６に押圧されて、（略）平面状の平坦部１００ｂが形成されている。
【００７０】
このように、音を発生する面を正方形状とした場合であっても、圧電フィルム１０２に駆動電圧を印加した際に、圧電フィルム１０２の伸縮に応じて、立上がり部１００ａの角度（平坦部１００ｂの面に対する角度）がわずかに変化して、平坦部１００ｂが平坦な面を維持したまま、前後運動、すなわち振動して音を発生することができる。
【００７１】
また、図示例の電気音響変換器４０は、リング４４によって、圧電フィルム１０の周辺全域をケース４２（すなわち、粘弾性支持体４６）に押し付けているが、本発明は、これに限定はされず、圧電フィルムの周辺の少なくとも２か所をケース（粘弾性支持体）に押し付ければよい。
すなわち、本発明の圧電フィルム１０を利用する電気音響変換器は、リング４４を有さずに、例えばケース４２の４箇所において、ビスやボルトナット、治具などによって、圧電フィルム１０をケース４２の上面に押圧／固定してなる構成も利用可能である。
なお、圧電フィルム１０の周辺全域を押圧する構成は、平坦部と立上がり部とを好適に形成することができ、音の再現性や音量をより向上できる点で好ましい。
【００７２】
また、本発明の電気音響変換器は、粘弾性支持体を収容するケースを有さなくても良い。
すなわち、図１１の電気音響変換器１１０の断面図で、その一例を概念的に示すように、剛性を有する支持板１１４の上に粘弾性支持体１０６を載置し、粘弾性支持体１０６を覆って圧電フィルム１０２を載せ、ビス１１８によって圧電フィルム１０２を粘弾性支持体１０６に押圧して、支持板１１４に固定することにより、粘弾性支持体１０６の周縁部を薄くし、かつ、圧電フィルム１０２の立上がり部および平坦部を形成した構成も、利用可能である。
【００７３】
あるいは、図１２の電気音響変換器１２０の断面図で、その一例を概念的に示すように、粘弾性支持体１０６の上に圧電フィルム１０２を載せ、少なくとも２つの略Ｃ形状の支持部材１２８によって、粘弾性支持体１０６の周辺部を上下方向に押圧しつつ、圧電フィルム１０２と粘弾性支持体１０６とを保持することにより、粘弾性支持体１０６の周縁部を薄くし、かつ、圧電フィルム１０２の立上がり部および平坦部を形成した構成としてもよい。
【００７４】
あるいは、圧電フィルムを保護するための保護ケースを、圧電フィルムを押圧する部材（リング、枠体等）として用いてもよい。
【００７５】
さらに、本発明の圧電フィルム１０を利用する電気音響変換器は、周縁部を押圧する構成にも限定はされず、例えば、粘弾性支持体４６と圧電フィルム１０の積層体の中央を、何らかの手段によって押圧して、粘弾性支持体４６を薄くした状態で保持してなる構成も利用可能である。
すなわち、本発明の圧電フィルム１０を利用する電気音響変換器は、粘弾性支持体が圧電フィルム１０によって押圧されて厚さが薄くなった状態を保持し、かつ、この押圧／保持によって、圧電フィルム１０の曲率が急激に変動し、圧電フィルム１０に立上がり部４０ａが形成され、かつ、平坦な平坦部４０ｂが形成された構成であれば、各種の構成が利用可能である。
【００７６】
また、上記実施例においては、圧電フィルム１０がリング４４によって粘弾性支持体４６に押圧されて、立上がり部４０ａと、平坦部４０ｂとが形成される構成としたが、本発明はこれに限定はされず、立上がり部と平坦部との間に湾曲部が形成される構成としてもよい。
【００７７】
図１３は、本発明の電気音響変換器の他の一例を示す概略断面図である。
なお、図１３に示す電気音響変換器１３０は、図２に示す電気音響変換器４０において、粘弾性支持体４６を材質の異なる粘弾性支持体１３６に変更し、立上がり部と平坦部との間に湾曲部が形成される以外は、同じ構成を有するので、同じ部位には、同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行う。
【００７８】
電気音響変換器１３０は、圧電フィルム１０と、ケース４２と、粘弾性支持体１３６と、リング４４とを有する。
粘弾性支持体１３６は、材料としてグラスウールを用いた以外は、粘弾性支持体４６と同様であり、ケース４２の内径と略同等の外径を有する円柱形状で、高さは、ケース４２の筒部の深さよりも大きい。
また、粘弾性支持体４６と同様に、粘弾性支持体１３６は、圧電フィルム１０によって押圧され、圧縮されている。
【００７９】
ここで、図１３に示すように、粘弾性支持体１３６としてグラスウールを用いた場合には、グラスウールは、フェルト材に比べて柔らかいため、圧電フィルム１０がリング４４によって粘弾性支持体１３６に押圧されて、立上がり部Ｔと平坦部Ｈとの間の湾曲部Ｒが形成される。
【００８０】
具体的には、電気音響変換器１３０は、圧電フィルム１０がリング４４によってケース４２に押圧される押圧部Ｐと、押圧部Ｐから急峻に立上がり、押圧部Ｐに対して交差する方向に延在する立上がり部Ｔと、立上がり部Ｔに接続され緩やかに湾曲する曲線状の湾曲部Ｒと、湾曲部Ｒに接続され略平面上の平坦部Ｈとが形成されている。
【００８１】
このように、平坦部と立上がり部と湾曲部が形成される構成としても、圧電フィルム１０に駆動電圧を印加した際に、圧電フィルム１０の伸縮に応じて、立上がり部Ｔの角度がわずかに変化して、平坦部Ｈが平面を維持したまま、前後運動して音を発生することができる。また、リング近傍以外の領域が平坦に維持されるので、設置場所や取り付け方法の制約を低減することができ、壁掛けとしたり、絵画、ポスター、装飾板等の裏面に設置したりすることができる。
【００８２】
なお、圧電フィルムがリングによって粘弾性支持体に押圧された際の、圧電フィルムの形状は、粘弾性支持体の弾性率、損失正接、密度、反発弾性率、復元率、形状、圧電フィルムの弾性率、損失正接等を適宜組み合わせることにより、平坦部を有する適切な形状とすることができる。
【００８３】
また、上記実施例においては、圧電フィルム１０が、リング４４によって粘弾性支持体４６に押圧されることにより、リング４４近傍の立上がり部４０ａと、平面状の平坦部４０ｂとが形成される構成としたが、本発明はこれに限定はされず、圧電フィルムの面に垂直な所定の一方向の断面において、実質的に直線状に保持される平坦部と、押圧部材の近傍の立上がり部とが形成される構成としてもよい。
【００８４】
図１４は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す斜視図であり、図１４（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１４（Ｃ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１４に示す電気音響変換器１４０は、圧電フィルム１４２と、ケース１４４と、粘弾性支持体１４６と、枠体１４８とを有する。
【００８５】
圧電フィルム１４２は、長方形に形成される以外は、圧電フィルム１０と同様である。
ケース１４４は、一面が開放する略直方体の箱型の筐体である。
また、図示例のケース１４４においては、開放面の縁部には、Ｏリング１４４ａを配置するための溝が形成されている。
【００８６】
粘弾性支持体１４６は、ケース１４４内部の深さよりも、高さが高い長方形柱状の、弾性を有する粘弾性支持体であり、圧電フィルム１４２を支持する。粘弾性支持体１４６は、ケース１４４の内部に収容され、枠体１４８に押圧された圧電フィルム１４２によって、端部が圧縮されると共に、圧電フィルム１４２を音の発生方向に押圧している。
枠体１４８は、中央に貫通孔を有する、ケース１４４の上端面（開放面側）と同様の形状を有する板状の押圧部材である。枠体１４８は、圧電フィルム１４２をケース１４４の端部に押圧した状態で固定されている。
【００８７】
ここで、電気音響変換器１４０では、圧電フィルム１４２の形状（音を発生する面の形状）が長方形状であり、短手方向が長手方向に比べて十分に短い。そのため、図１４（Ｃ）に示すように、圧電フィルム１４２の長手方向の断面で見ると、圧電フィルム１４２は、枠体１４８近傍では、粘弾性支持体１４６が圧電フィルム１４２によって押圧されて厚さが薄くなり、立上がり部１４０ａが形成される。また、圧電フィルム１４２の中央領域は、粘弾性支持体１４６に押圧されて略平面状の平坦部１４０ｂが形成されている。
これに対して、図１４（Ｂ）に示すように、圧電フィルム１４２の短手方向の断面で見ると、圧電フィルム１４２は、平坦部が形成されず、湾曲した形状に形成されている。
【００８８】
このように、圧電フィルムの面に垂直な所定の一方向の断面において、実質的に直線状に保持される平坦部と、押圧部材の近傍の立上がり部とが形成される構成とした場合であっても、圧電フィルム１４２に駆動電圧を印加した際に、圧電フィルム１４２の伸縮に応じて、立上がり部１４０ａの角度（平坦部１４０ｂの面に対する角度）がわずかに変化して、平坦部１４０ｂが平坦な面を維持したまま、前後運動して音を発生することができる。
また、長手方向において、押圧部材の近傍以外の領域が平坦に維持されるので、設置場所や取り付け方法の制約を低減することができ、壁掛けとしたり、絵画、ポスター、装飾板等の裏面に設置したりすることができる。
【００８９】
また、図１４に示す電気音響変換器１４０のように、圧電フィルムとケースとの間には、Ｏリング等のダンパー効果を有する部材を配置することが好ましい。これにより、圧電フィルムの振動がケースに伝達されることを防止することができ、音響特性を向上できる。
【００９０】
また、上記実施例においては、音を発生する面を、平面状に形成する構成としたが、本発明は、これに限定はされず、音を発生する面を曲面状に形成してもよい。
【００９１】
図１５（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す斜視図であり、図１５（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１５（Ｃ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１５に示す電気音響変換器１５０は、圧電フィルム１５２と、粘弾性支持体１５６と、固定リング１５８とを有する。
【００９２】
圧電フィルム１５２は、長方形に形成される以外は、圧電フィルム１０と同様である。圧電フィルム１５２の短辺は、円柱形状の粘弾性支持体１５６の高さと略同等の長さであり、また、長辺は、粘弾性支持体１５６の底面の周長と略同等の長さである。
なお、図示例においては、圧電フィルム１５２の一方の短辺には、薄膜電極に接続される配線１５２ａおよび１５２ｂが形成されている。
【００９３】
粘弾性支持体１５６は、円柱形状の、弾性を有する粘弾性支持体である。粘弾性支持体１５６の周面には、圧電フィルム１５２が巻き掛けられている。
また、粘弾性支持体１５６の２つの底面側の周面にはそれぞれ、圧電フィルム１５２を介して固定リング１５８が粘弾性支持体１５６を半径方向に押圧した状態で固定されている。
固定リング１５８は、粘弾性支持体１５６の外径よりも小さい内径を有するリング状の部材であり、圧電フィルム１５２および粘弾性支持体１５６を押圧して固定する部材である。
【００９４】
ここで、図１５（Ｂ）に示すように、粘弾性支持体１５６の高さ方向の断面においては、圧電フィルム１５２は、固定リング１５８近傍では、粘弾性支持体１５６が圧電フィルム１５２によって押圧されて直径が小さくなり、立上がり部１５０ａが形成される。また、圧電フィルム１５２の中央領域は、粘弾性支持体１５６に押圧されて実質的に円柱状の平坦部１５０ｂが形成されている。
一方、図１５（Ｃ）に示すように、粘弾性支持体１５６の半径方向の断面で見ると、圧電フィルム１５２は、粘弾性支持体１５６の周面に沿った円形状に形成されている。
【００９５】
このように、圧電フィルムを円柱状の粘弾性支持体の周面に巻き掛けて、底面側の両端部を固定リングで押圧することにより、粘弾性支持体の中心軸まわりの３６０°の全ての方向に音を発生することができる。
また、粘弾性支持体１５６の高さ方向の断面において、実質的に直線状に保持される平坦部１５０ｂと、押圧部材の近傍の立上がり部１５０ａとが形成される構成となるので、圧電フィルム１５２に駆動電圧を印加した際に、圧電フィルム１５２の伸縮に応じて、立上がり部１５０ａの角度（平坦部１５０ｂの面に対する角度）がわずかに変化して、平坦部１５０ｂが平坦な面を維持したまま、前後運動して音を発生することができる。
また、高さ方向において、押圧部材の近傍以外の領域が平坦に維持されるので、設置場所や取り付け方法の制約を低減することができる。
【００９６】
また、本発明の電気音響変換器は、通常のダイナミックスピーカ等と比較して薄く構成することができのみならず、従来の圧電フィルムを用いる電気音響変換器と比較して、精度良く音を再現することができ、かつ、十分な音量が得られ、音響特性に優れるので、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の薄型の表示デバイスのスピーカとして好適に利用可能である。
具体的には、表示デバイスの表示領域の側方や下方に、図１４に示すような長方形状の電気音響変換器を配置し、スピーカとして利用すればよい。あるいは、表示デバイスの表示面とは反対側の面に本発明の電気音響変換器を配置してもよい。
【００９７】
また、本発明の電気音響変換器の圧電フィルムとして、常温で粘弾性を有する、シアノエチル化ＰＶＡ等の高分子材料を粘弾性マトリックスとして用いるフィルムを用いるのが特に好適である。粘弾性マトリックスを用いる圧電フィルムを用いることにより、振動面（圧電フィルム）上に荷重をかけても、音質があまり変化しない。そのため、例えば、自動車のシートのヘッドレストに入れて、居眠り防止用の装置（センサーとしてもスピーカとしても機能する）として利用したり、あるいは、枕の中に入れて無呼吸症候群用の装置として利用することができる。
【実施例】
【００９８】
以下、電気音響変換器の具体的実施例を挙げ、本発明についてより詳細に説明する。
【００９９】
［実施例１］
前述の組立方法によって、図２に示す電気音響変換器４０を作製した。
ケース４２およびリング４４の内径、すなわち、音を発生する面の大きさは、Φ１４０ｍｍとした。また、ケース４２の筒部の深さは、１０ｍｍとした。
圧電フィルム１０は、大きさΦ１５０ｍｍ、厚さ６０μｍとし、圧電体層１２の粘弾性マトリックスの材質は、シアノエチル化ＰＶＡとし、圧電体粒子２６の材質は、ＰＺＴとした。また、薄膜電極１４および１６は、厚さ０．１μｍのＣｕ薄膜とし、保護層１８および２０は、厚さ４μｍのＰＥＴフィルムとした。
粘弾性支持体４６は、Φ１４０ｍｍで、組立前の高さ１７ｍｍ、密度２５０ｋｇ／ｍ３のフェルト材とした。すなわち、ケース４２の縁部を基準とした場合の、組立前の粘弾性支持体４６の高さは、７ｍｍである。
【０１００】
ケース４２の筒部内に粘弾性支持体４６を載置し、ケース４２および粘弾性支持体４６を覆うように圧電フィルム１０を配置して、圧電フィルム１０の上からリング４４を被せて、リング４４をケース４２に固定し、電気音響変換器４０を作製した。
【０１０１】
このようにして作製した電気音響変換器４０の圧電フィルム１０の表面の形状を測定した。
具体的には、所定の一方向の中心線上において、一方の端部から１ｃｍごとの各位置において、リング４４の下面を基準とした高さを測定した。すなわち、０ｃｍの位置および１４ｃｍの位置が、リング４４に隣接する位置（端部）であり、７ｃｍの位置が圧電フィルム１０の中央部である。
結果を表１に示す。
【表１】
0005599856.tif 000002
【０１０２】
上記表１に示されるように、押圧部材であるリング４４近傍の位置である、０ｃｍの位置から１ｃｍの位置までの間、および、１３ｃｍの位置から１４ｃｍの位置までの間は、急峻に変化しており、立上がり部４０ａが形成されていることがわかる。このとき、立上がり部４０ａの傾斜角度は、約２１．８°であった。
また、３ｃｍの位置から１１ｃｍの位置までの間、すなわち、圧電フィルム１０の中央部は、実質的に一定の高さになっており、平坦部４０ｂが形成されていることがわかる。
【０１０３】
［実施例２］
次に、実施例２として、図１０に示すような矩形状の電気音響変換器をスピーカとして利用した際の、周波数特性を測定した。
具体的には、ケース１０４および枠体１０８の大きさ、すなわち、音を発生する面の大きさは、２１０×３００ｍｍ（Ａ４サイズ）とした。また、ケース１０４の深さは、１２ｍｍとした。
圧電フィルム１０２は、ケース１０４の形状に対応した矩形状に形成される以外は、実施例１の圧電フィルムと同様とした。
粘弾性支持体１０６は、ケース１０４の形状に対応し、ケース１０４の内部に収容される形状とした以外は、実施例１の粘弾性支持体と同様とした。
【０１０４】
ケース１０４の内部に粘弾性支持体１０６を載置し、ケース１０４および粘弾性支持体１０６を覆うように圧電フィルム１０２を配置して、圧電フィルム１０２の上から枠体１０８を被せて、枠体１０８をケース１０４に固定し、電気音響変換器１００を作製した。
【０１０５】
このようにして作製した電気音響変換器１００の圧電フィルムに駆動用アンプから電圧を印加して発生する音の周波数と音圧レベルの関係（周波数特性）を測定した。
駆動用アンプの出力電圧は、図１６に実線で示す特性とした。具体的には、定電流回路を組み込み、出力電圧が、−６ｄＢ／オクターブ（破線）に近似するようにした。
測定した結果を図１７に示す。
【０１０６】
実施例１および実施例２の結果から、本発明の電気音響変換器は、圧電フィルムがほぼ平坦に形成されると共に、どの周波数でも音圧レベルが十分に高く、広帯域かつ平滑な周波数特性が実現できることがわかる。また、駆動用アンプに定電流回路を組み込むことで、さらなる広帯域化を実現できることがわかる。
【０１０７】
以上、本発明の電気音響変換器および表示デバイスについて詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０、１０２、１１２、１２２、１４２、１５２  圧電フィルム
１２  圧電体層
１４  薄膜電極
１６  薄膜電極
１８  保護層
２０  保護層
２４  粘弾性マトリックス
２６  圧電体粒子
４０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０  電気音響変換器
４０ａ、１００ａ、１４０ａ、１５０ａ  立上がり部
４０ｂ、１００ｂ、１４０ｂ、１５０ｂ  平坦部
４２、１０４、１４４  ケース
４４  リング
４６、１０６、１１６、１２６、１３６、１４６、１５６  粘弾性支持体
１０８、１４８  枠体
１１４  支持板
１１８  ビス
１２８  支持部材
１４４ａ  Ｏリング
１５８ａ、１５８ｂ  固定リング
【図１】
0005599856.tif 000003
【図２】
0005599856.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005599856.tif 000007
【図６】
0005599856.tif 000008
【図７】
0005599856.tif 000009
【図８】
0005599856.tif 000010
【図９】
0005599856.tif 000011
【図１０】
0005599856.tif 000012
【図１１】
0005599856.tif 000013
【図１２】
0005599856.tif 000014
【図１３】
0005599856.tif 000015
【図１４】
0005599856.tif 000016
【図１５】
0005599856.tif 000017
【図１６】
0005599856.tif 000018
【図１７】
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